浅谈电气设计中的BIM技术.docx

1、第41卷第1期 2015 年 2 月化工设计通讯 64 Chemical Engineering Design Communications浅谈电气设计中的BIM 技术那湘晖(湖南化工医药设计院，湖南长沙 410007)摘 要：通过对大王山四星级旅游度假酒店项目电气设计中BIM 技术的实际应用，闸述了BIM 的概念 和意义，BIM 技术对于实际工程项目的应用，BIM 实施过程中的优点、难点及其现状。关键词：BIM 模拟；Revit MEP;全生命周期；管理中图分类号：TM923.02 文献标志码：B 文章编号：1003-6490(2015)01-0064-04BIM Technology in

2、 Electrical Engineering DesignDENG Xiang-hui(Hunan Chemical Engineering Design Institute,Changsha,410007)Abstract:This article expounds the concept, significance and application of BIM. It also introduces the advantages,difficulties and current situation of BIM.Key words:BIM simulation;Revit MEP;cyc

3、le;management在2011年5月住房和城乡建设部发布的 十二五建筑业信息化发展纲要中，正式将 BIM 定为建筑业信息化首要实现目标。基于此 目标，未来十年BIM 将成为建筑业信息化发展最 为重要的关键词之一。随着国家 BIM 标准编制 的启动及相关应用软件的开发，BIM 这一概念正 在由抽象走向具象，由幕后走向台前，在建筑设计 领域中的实际应用正日益广泛。1 BIM 的应用本次大王山四星级旅游度假酒店采用 BIM 技术，设计构建包括建筑、结构、设备、电气全专业 配合的三维信息模型。该项目位于长沙市坪塘镇 大王山旅游度假区中心区，坪塘大道以西，西临桐 溪路，东临规划滨水商业街区及桐溪湖

4、。项目总 建筑面积37551m,地上14层，地下1层。酒店 地上建筑面积25306m,地下建筑面积12245m (停车位145个),为一类高层公共建筑。本工程 BIM 电气设计利用Autodesk 公司的 Revit MEP进行三维建模，完成电气施工图中的 动力、照明、综合布线、消防等系统的平面图以及 配电间平面布置图的绘制，再通过 Autodesk 公 司的 Navisworks 三维模型浏览软件，进行碰撞检查、漫游、动画等操作，再反过来用Revit MEP修 改模型以获取最终的电气设计模型。这样就完成 了对建筑公共区域电气管线的一个立体空间化的 布置，模拟了现实中施工完后的情景。图 1 地

5、 下 室 三 维 模 型图 2 地下室局部放大图收稿日期：2015-02- 10作者简介：邓湘晖(1977一),湖南长沙人，女，汉族，工程师，现从事电气工程设计工作。 65 第1期邓湘晖：浅谈电气设计中的BIM 技术图 3 地下室走道剖面图图 4 裙楼局部放大图图 5 塔楼局部放大图BIM 设计讲究协同工作，各专业单独建立各 专业的工程模型，通过互相链接、复制、监视等方 式来达到协同设计。具体到电气专业，其工作模 式为：采用本专业中心文件&.链接其它专业中心 文件，并将电气各系统，诸如动力、照明、火灾报警 系统等划分为多个工作集。工作集是 Revit 中一个权限的概念，意即多人在同一设计模型中

6、操作， 每个人只能对具有权限的工作集进行编辑。当有 需要时可以借用权限或者根据需要随时创建新的 工作集。通过在本项目中BIM 与传统二维CAD 绘图 交叉使用，初步感受到两者还是有一定差别：用 BIM 绘图比用CAD 绘图更加强调绘图前的基础 设置过程。以Revit MEP绘图，Navisworks辅助 浏览为例小结 BIM 设计大致分为以下几个步骤：(1)用机电模板创建一个新的项目。(2)链接建筑模型。(3)使用Revit MEP进行本专业绘图。(4)链接其他专业模型进行碰撞检查。(5)对碰撞检查结果进行修正。2 BIM 的意义前面提到了BIM 的应用、BIM 技术，具体什 么是 BIM 呢

7、? BIM 即 Building Information Modeling(建筑信息模型),它代表了新的概念和 实践活动，并有具备在建筑行业大幅降低不同形 式浪费及大幅提高创新信息技术的商业结构。随 着中国建筑设计技术及智能化、信息化技术的不 断发展，对BIM 技术应用需求也不断凸显。而近 些年来 BIM 在中国工程建设行业逐渐发展，也促 使各大设计院所不断鼓励设计人员在工程当中运 用BIM 技术这项新的设计手段。BIM 技术是涵盖建设项目策划、规划、方案、 初步设计、施工图到招标、施工、竣工、运维整 个全生命周期的解决方案。它并不是软件，而是 一个管理过程，他将引领着整个建筑行业的发展。 B

8、IM 是目前发现完成建筑全生命周期各类工作 的最优秀解决方案。BIM 不同于CAD, 它的门槛较高，现在还不 成熟，需要进行研发和探索工作。以前的设计是 一种设计思想的示意性二维表述，而现在的 BIM 设计是一个模拟实现的过程。原来的设计只是对 想法“胸有成竹”,而现在可以预知其实现的具体 效果。BIM 设计不仅是三维设计，同时可以呈现 模拟安装的过程，将来能看到运行是什么样子。 三维设计比二维设计更深入，更完善。所以BIM 设计发展到一定程度以后，肯定会逐渐取代传统 设计。在三维运维模型里，通过二维或者三维定 位技术，可以模拟再现每个设备的位置和状态，每66 第41卷化工设计通讯个人员的位置

9、，每个家具的情况，所有智能建筑的 运行都可以通过模型模拟出来。所有的材料量、 工程量都可以通过这个模型来预计和体现。那么 BIM 对物联网乃至智慧建筑、数字城市的实现将 起到极大的促进作用。所以电气设计运用BIM 的意义是很大的。BIM 电气工程设计出图可实现全专业、全过 程 BIM 施工图设计。电气专业 BIM 模型直接打 印出的图纸，包括几乎所有电气平面图、剖面图、 大样图。大约占电气专业施工图的70%。电气 专业 BIM 模型从设计、施工、竣工到运维都能传 递和体现。模拟分析包括建筑性能分析、声光热 的分析、能耗分析、环境分析、舒适度分析、疏散、 自然通风及空调通风。这些分析虽然以前也能

10、 做，但是都需要专门重新建立一个模型，工作量很 大也很复杂。现在用BIM 软件链接都可以实时 完成。BIM 对目标可控，在施工中不仅是经济的 可控，还包括物料的可控和时间的可控等(4D 包 括了施工安排，5D 包括了现金流)多方面。通过 BIM, 可以消除40%的预算外变更，减少50%的 材料浪费。3 BIM 的特点BIM 的核心是信息、信息化、信息传递、信息 管理、信息应用。电气专业作为工程设计信息传 递的最后接收专业，同时也是最系统化的专业，要 求相互逻辑关系最强的专业，未来将会是最大受 益专业。 BIM 电气设计可以实现：信息协同化：电气专业可以实时链接、读取、 显示其它专业的相关信息，

11、比如：房间功能、门窗 信息、吊顶设备布置、结构梁板墙、水暖设备布置、 电源接口、用电参数、各种防火阀和水阀等等。信息模拟分析：由于实现了建筑模型全信息 化，我们可以利用三维建筑模型进行建筑性能等 各种分析与模拟，比如消防人员疏散分析、用能分 析、照明分析、照明效果仿真等等。特别是对一些 特殊性质如立面照明，典型房间照明等有现实意 义。对建筑能耗进行定量模拟分析，制定更适合 的节能管理策略，直接指导物业科学管理。精细化设计：BIM 设计成果是一套全参数化 信息模型。所有实体通过参数化，被装配到建筑 模型上，非常接近实际，不再是二维抽象描述。在 施工前对每个细节进行充分的模拟彩排与协调。各种“错碰

12、”问题降低到最低水平。在数字虚拟世 界中使我们的设计精益求精，接近完美。优化系统：因为有了建筑模型，进行建筑性能 等各种分析与模拟，使得设计优化非常方便。通 过进行3D 纠错、进行方案对比和方案可行性分 析，都将对建筑设计起到重要的设计优化作用，进 一步保障真实世界的完美。我们对不同的供电方 案，进行定量的经济技术对比和分析，使设计达到 更优成为常态。系统自动检验：在 BIM 设计过程中，知道各 个系统组成，可以通过编制科学的算法，对设计的 每一部分进行合理性自动检查。对于各个专业间 进行协同检查、进行碰撞检查。所有错误将一览 无遗，没有半点虚假和错误。可以实时进行配电 系统的电压降计算，短路

13、电流计算，配电系统可靠 性进行分析。信息系统科学计算、统计：BIM 设计成果可 以由模型自动创建各种准确的电气设备材料等的 设备材料统计明细表。通过链接专业软件可以直 接生成科学的电气工程量清单，可以用于前期设 计过程的成本估算，以及施工开始前的工程量预 算和施工完成后的工程量决算。为项目建设方、 设计方、施工方、监理方、材料供应商、运营商等相 关方提供决策的科学依据。大工业加工生产设计：施工企业可以根据定 量的设备材料清单，工程量清单，制订更合理的材 料供应计划，工程实施计划，由建筑模型转化为工 厂加工模型，进行大工业加工生产，代替不可控的 手工制作，大幅提高生产效率和建筑品质。施工模拟设计

14、：在 BIM 工程数据模型基础 上，利用4D 模拟技术及施工模拟技术，让承建商 在施工前为施工计划做“彩排”,找出问题并及早 协调。有效控制施工周期和投资计划。BIM 的实施带来了诸多的优势，同时，现阶 段通过实际运用以后，发现相对传统CAD 而言 BIM 设计也还存在一定的不足：(1)运行速度有待提高。因为建模需要的数 据量远远大于传统 CAD 绘图的数据量，对于习 惯CAD 绘图的人来说，Revit MEP 的流畅程度 不及CAD。(2)Revit MEP 自带的电气专业库数据量偏 少，且多为国外使用的参数，日常电气设计中常感 不够用，也不太实用。电气专业本身涉及的子项 67 第 1 期邓

15、湘晖：浅谈电气设计中的 BIM 技术特别多，因而相对应的电气元器件不论在种类上 还是数量上都是十分巨大的，若仅依靠个人手动 补充数据库，难度很大。(3)体积较小的电气设备难以在 Revit MEP 识别体现。因为 BIM 设计软件是通过参数化来 建模，设备需按实际大小绘制。比如照明开关面 板，应用CAD 绘图时，采用的是非实际尺寸的图 例表示法，而在Revit MEP绘图中若按实际尺寸 绘制开关面板，正式出版蓝图中将很难被识别。(4)在机电专业进行碰撞检查时，由于 Revit MEP 等 BIM 设计软件自身设计要求过于苛刻和 理想化，导致实际操作过程中，部件连接、管线翻 转等经常报错，无法实

16、施，操作极为繁琐。(5)Revit MEP 提供的绘图辅助工具较为简 单。 Revit MEP没有天正电气中常用的矩形布置、弧线均布、两点均布等工具，设计中只能一个 一个地布置设备，速度很慢，效率不高。(6)Revit MEP暂时不能提供负荷计算、照度 计算等常用电气设计计算。4 结语在手工制图的时代，计算机的出现让设计业 旧貌换新颜；在CAD 制图时代，天正电气等一批 专业辅助软件的出现让设计品质上了一个台阶， 而今天，BIM 技术带来了的则是一场设计观念的 变革。虽然现阶段推动电气设计 BIM 化费时也 费力，甚至还有些不讨好，但随着应用软件不断地 改进升级，不远的将来，BIM 技术终将会

17、在电气 设计领域得以广泛而彻底的渗透、体现，建筑行业 信息化是一个不再遥远的梦想。(上接第60页)“当烟囱的临界风速小于67m/s 时，应设置破 风圈。当烟囱的临界风速为713.4m/s, 且小 于设计风速时，而用改变烟囱高度、直径和增加厚 度等措施不经济时，也可设置破风圈。”计算书得 出临界风速(第一振型)为9.50m/s, 处在7 13.4m/s 范围之内，而排气筒的高度或者直径不 可能由设备设计改变，如果增加排气筒壁厚显然 非常不经济，此时只有选择设置破风圈最为经济 可行。所以，对于本文所述的排气筒理应在设计 阶段就设置破风圈，避免发生横风向风振后再实 施加装破风圈改造，从而避免因发生横

18、风向风振 造成的安全风险，以及因整改而发生的停产和额 外施工的经济损失。关于减缓或防止横风向风振的措施，JB/ T4710-2005 (标准释义)同 GB50051-2002 有 着完全一致的表述，都推荐了轴向翅片和螺旋形 翅片两种扰流器或称破风圈，设置的位置也有相 同的要求。对于轴向翅片的尺寸，两标准的数据 相近；对于螺旋形翅片的尺寸，两标准的数据相 同。此外，JB/T4710-2005 是针对塔设备的结 构特点来制订的，就风振而言，排气筒毕竟同塔器存在区别，例如塔器的内件以及操作物料对于塔 体振动具有明显的阻尼作用，而排气筒则完全没 有这些因素，也就是说排气筒更容易发生横风向 风振， 一旦

19、发生其共振也会更剧烈。3 结语高耸结构在风的作用下，不但顺风向产生风 振响应，而且横风向必然产生旋涡脱落风振，当横 风向旋涡脱落频率与结构某阶自振频率一致时结 构产生极大的横风向共振，如不注意结构将产生 破坏，国内外已经有很多这类报导。本文报道的 65m 钢制排气筒(即自立式钢烟囱)发生横风向 风振的实例，其设计同发生危及安全的横风向风 振存在因果关系，其后采取加装螺旋破风圈的简 单改造措施，取得了良好的防振效果。总结经验 教训，为自立式钢烟囱的建造，提供一个可供参考 的案例。参考文献：1JB/T4710-2005, 钢制塔式容器S.2GB50051-2002, 烟囱设计规范S.3张相庭.横风向旋涡脱落共振响应分极及在规范上的应用 J. 建筑科学，2000,16(6):2225.